[发明专利]一种侧面泵浦圆棒状自倍频晶体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光器，特别涉及一种基于自倍频晶体的全固态激光器。

背景技术

自变频晶体是一种获得可见激光输出的理想方式。将激活离子掺杂入一块具有非线性光学特性的晶体，使其既是激光晶体，又具有非线性的功能。当晶体的切割方向沿相位匹配的方向切割时，就可以在晶体内部对离子产生的基频激光直接进行自倍频、自和频、自差频、或者自参量振荡，从而获得不同波长的自变频激光输出。从原理上讲，自变频激光器结构简单紧凑，稳定性强，制作成本低。近年来人们一直在探索高效的、适合实用化的自变频晶体，其中主要研究对象是自倍频晶体。

但目前的自倍频激光器多采用端面泵浦方式，例如专利“一种适于激光显示用的自倍频绿光固体激光器”(201010272964.3)，“一种低功率的绿光激光笔”(201010130463.1)和“一种单频可见光激光器”(201010159919.7)。这种方式属纵向泵浦，即激光方向沿着泵光吸收方向。为了实现高效的自倍频输出，在设计晶体长度一个参数时，就要同时考虑泵浦光的充分吸收、泵浦光和激光的交叠率，以及倍频转换效率。设计较为复杂。另外，泵光入从晶体的一个端面入射，端面热效应最严重，高功率时容易断裂，制约了最大泵浦功率，目前，泵浦功率多限制在十瓦量级。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，从而提供一种侧面泵浦棒状自倍频晶体的激光器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的侧面泵浦圆棒状自倍频晶体激光器，其包括：圆棒状自倍频晶体、泵浦源、激光谐振腔及冷却散热装置；所述散热装置包括泵浦源散热装置和晶体散热装置；

所述泵浦源为位于所述圆棒状自倍频晶体侧面的半导体二极管泵浦源，所述泵浦源被固定在泵浦源散热装置上；所述泵浦源发出的泵浦光从圆棒状自倍频晶体侧面进入并被吸收；

激光谐振腔由分别位于所述圆棒状自倍频晶体两个端面外侧的激光腔镜A和激光腔镜B组成，或由直接镀在所述圆棒状自倍频晶体两个端面上的激光腔镜膜组成；

所述晶体散热装置设有冷却液体入口和冷却液体出口，冷却液由冷却液体入口进入，流过圆棒状自倍频晶体侧面，通过热交换带走圆棒状自倍频晶体内产生的热量，再从冷却液体出口流出；所述晶体散热装置在圆棒状自倍频晶体侧面与泵浦源之间部分为透光结构，以密封冷却液并使泵浦源发出的泵浦光透过。

所述圆棒状自倍频晶体为掺钕四硼酸钇铝自倍频晶体(简称Nd:YAB)、掺镱四硼酸钇铝自倍频晶体(简称Yb:YAB)、掺钕三硼酸钙氧钆自倍频晶体(简称Nd:GdCOB)、掺钕三硼酸钙氧钇自倍频晶体(简称Nd:YCOB)、掺镱三硼酸钙氧钆自倍频晶体(简称Yb:6dCOB)、掺镱三硼酸钙氧钇自倍频晶体(简称Yb:YCOB)或掺铒三硼酸钙氧钇自倍频晶体。

所述棒状自倍频晶体的直径为2～10mm，长度为10～80mm，切割角度为该自倍频晶体的相位匹配方向。

所述圆棒状自倍频晶体为整块相同掺杂浓度的晶体，或为在所述圆棒状自倍频晶体两个端面键合纯基质材料的晶体，所述纯基质材料为本行业人士所熟知。

所述的泵浦源为m×n个，m为泵浦源围数，所述泵浦源围数是指环绕圆棒状自倍频晶体一圈均匀放置m个泵浦源；n是泵浦源列数，所述泵浦源列数是指所述圆棒状自倍频晶体一侧放置n个泵浦源；m、n具体取值，熟悉本领域的技术人员可自行设定，例如m为1、3、5、7或者9，n为1至9的整数。

所述激光谐振腔镜A和激光谐振腔镜B为平凹镜、平平镜或平凸镜；

所述激光谐振腔镜A上的激光腔镜膜与镀于所述圆棒状自倍频晶体一端面上的激光腔镜膜均为对于基频激光和倍频激光的R＞99％双高反膜；所述激光谐振腔镜B上的激光腔镜膜与镀于所述圆棒状自倍频晶体另一端面上的激光腔镜膜为对于基频激光R＞99％高反膜和对于倍频激光T＞90％高透膜。

本发明的侧面泵浦圆棒状自倍频晶体激光器，还可包括放置于所述圆棒状自倍频晶体侧面非泵浦光入射部位的聚光腔，以将散射或未吸收而透过的泵浦光收集并汇聚到所述圆棒状自倍频晶体内再次吸收。

本发明的侧面泵浦圆棒状自倍频晶体激光器与现有技术相比具有如下优点：1、减小了设计复杂性。设计晶体尺寸时，只需要根据倍频效率设计最晶体长度，而同过设计晶体棒直径来实现泵光的充分吸收。

2、提高了最大泵浦功率。与端面泵浦相比，本发明进行从晶体棒侧面进行m围、n列泵浦，增多了泵浦光入射部位，可以提高最大泵浦功率。